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在當今數字化浪潮的推動下,人工智能(AI)數據中心正以前所未有的速度重塑半導體設計版圖和投資方向。早在2022年,AI基礎設施的支出規模就已接近150億美元,而今年這一數字有望輕松突破600億美元大關。資金正從各種投資計劃中源源不斷地涌入數據中心領域,推動著相關技術的飛速發展。
瑞薩作為半導體行業的領軍企業,正站在這一變革的前沿。目前,全球正處于人工智能資本支出空前高漲的時代。盡管像DeepSeek這樣的新入局者對行業格局的潛在影響尚難以準確估量,但英偉達(Nvidia)、AMD等公司的高性能計算(HPC)處理器已經成為行業的焦點。與此同時,用于存儲訓練和推理模型的高帶寬內存也迎來了屬于自己的時代。據預測,2024年DRAM營收預計將創下近1160億美元的新高。
隨著數據中心服務器的不斷升級,CPU內核數量持續增加,這使得對內存容量的需求也越來越大,以便為每個處理器內核提供更高帶寬的數據支持。然而,物理定律的限制逐漸凸顯,CPU信號的傳輸速度和距離都存在上限。在這種背景下,寄存器時鐘驅動器(RCD)和數據緩沖器等內存接口設備的重要性日益凸顯。這些接口通過重新驅動時鐘、命令、地址和數據信號,并顯著改善信號完整性,使整個內存子系統在速度和容量上得以實現擴展。
瑞薩的第5代RCD就是一個典型的例子,它使帶寄存器的DIMM(RDIMM)能夠以每秒8千兆傳輸(GT/s)的速度運行。大多數數據中心服務器都使用RDIMM,盡管某些HPC系統甚至需要更高的內存子系統性能。在過去三十年中,對于數據中心服務器系統至關重要的DRAM架構實際上并未發生根本性的變化。其密度、速度和能效的提升主要歸功于深亞微米半導體技術的發展,而新的2.5D和3D堆疊DRAM封裝技術能實現更高容量的DIMM模塊。
多路DIMM(MRDIMM)是一種專為AI和HPC數據中心應用而設計的創新技術。該技術的誕生,是由瑞薩、英特爾和內存供應商共同攜手推動的。與相應服務器系統中的RDIMM相比,MRDIMM可助力內存子系統實現更高的帶寬擴展。具體而言,MRDIMM通過使兩列內存能夠同時獲取數據,將主機接口的數據傳輸速度提高了一倍,進而使內存帶寬提高了6%至33%。
瑞薩在內存接口領域的表現尤為突出。2025年末,瑞薩推出了首款針對第二代DDR5 MRDIMM的完整內存接口芯片組解決方案,其運行速度高達12.8 GT/s,相比標準DIMM的最高8.0 GT/s,是一個巨大的飛躍。這得益于瑞薩一系列高度協調的組件技術。自瑞薩收購Integrated Device Technology(IDT)以來,公司就一直致力于解決內存性能的核心問題——信號完整性。
隨著DRAM與CPU之間的速度差距日益拉大,DRAM的物理負載問題逐漸成為系統架構師亟需攻克的難題。瑞薩憑借自身在模擬和混合信號設計領域的優勢,敏銳捕捉到了應對這一挑戰的契機,并率先推出一款用于截取并重新驅動DRAM與處理器間時鐘信號及命令地址的RCD。在此基礎上,瑞薩開發了一系列全緩存DIMM,將系統內存接口上的所有信號(包括時鐘、命令地址和數據)進行封裝整合。
如今,瑞薩的最新DDR5內存接口不僅包括第二代RCD和MRDIMM的數據緩存,還集成了電源管理IC(PMIC)。這些技術使瑞薩成為唯一一家能夠為下一代RDIMM和MRDIMM提供完整芯片組解決方案的公司。此外,瑞薩通過推廣“DIMM電壓調節”概念,為提升系統能效做出了重要貢獻。如今,電壓調節電路可直接集成在DIMM上,而非主板上,從而實現了更高效、分布式的電源模型。這一目標通過PMIC實現,它可在本地生成并調節DIMM各組件所需的全部電壓。
瑞薩還積極構建面向未來的電子設計生態系統。瑞薩與領先的CPU和內存供應商、超大規模數據中心客戶,以及JEDEC等標準機構攜手,共同構建了龐大的設計生態系統,并在此合作過程中積累了豐富的內部專業知識。這使瑞薩能夠確定DRAM組件的裝配數量和運行速度,從而有效消除了制約DIMM速度與容量提升的瓶頸。
與此同時,瑞薩也將AI數據中心相關技術應用于新興場景。例如,工業網絡控制邊緣的設計對處理能力和內存帶寬提出了更高的要求,其數據必須被實時捕捉并轉化為具有可操作性的見解。同樣,汽車安全和自動駕駛應用所需的海量數據也迅速將車輛轉變為“車輪上的服務器”。
在將內存接口技術與AI時代需求相匹配的過程中,瑞薩深刻認識到:數據從不停歇,它始終在“前進”,而瑞薩亦是如此。瑞薩將繼續致力于推動內存接口技術的發展,為高性能數據中心和新興應用提供更強大的支持。
注:我司是瑞薩電子代理商,如需產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求,請加客服微信:13310830171。